第13章 USART1指令控制RGB彩灯实验
第十三章 USART1指令控制RGB彩灯实验
1. 硬件设计
同前一章实验和已经介绍过的led
2. 软件设计
2.1 编程目标
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初始化配置RGB彩色灯GPIO；
-
使能RX和TX引脚GPIO时钟和USART时钟；
-
初始化GPIO，并将GPIO复用到USART上；
-
配置USART参数；
-
使能USART；
-
获取指令输入，根据指令控制RGB彩色灯。
2.2 代码分析
USART1和led控制我们已经详细的分析过了，下面回顾一下重要部分，讲解主函数
- 串口宏定义
// 串口1-USART1
#define DEBUG_USARTx USART1 // 使用USART1
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB2Periph_USART1 // 串口1时钟
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd // 使能串口1时钟
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200 // 串口1波特率
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA) // APB2
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd // 使能GPIO时钟
// TX-发送数据输出引脚定义配置
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA // 输出端口GPIOA
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9 // 输出引脚-PA9
// RX-接收数据输入引脚定义配置
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA // 输入端口GPIOA
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10 // 输入引脚-PA10
// 配置NVIC中断
#define DEBUG_USART_IRQ USART1_IRQn // 串口1中断号
#define DEBUG_USART_IRQHandler USART1_IRQHandler // 串口1中断服务函数
- 串口初始化
// USART GPIO 配置,工作参数配置
void USART_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义GPIO初始化结构体变量
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; // 定义USART初始化结构体变量
// 1.打开串口GPIO的时钟
DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
// 2.打开串口外设的时钟
DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
// 3.将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN; // 使用GPIO_Pin_9
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 速度为50MHz
// 4.初始化GPIO结构体
GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 5.将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN; // 使用GPIO_Pin_10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入模式
// 6.初始化GPIO结构体
GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 配置串口的工作参数
// 7.配置波特率
USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE; // 波特率为115200
// 8.配置数据字长
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8位数据位
// 9.配置停止位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 1位停止位
// 10.配置校验位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; // 无校验位
// 11.配置硬件流控制
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无硬件流控制
// 12.配置工作模式
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 收发一起工作
// 13.完成串口的初始化配置
USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
// 串口中断优先级配置
NVIC_Configuration();
// 使能串口接收中断
USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);
// 使能串口
USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
}
该配置函数跟上一个实验的基本一样，不一样的地方是没有使用接收中断。
- 重定向printf和scanf函数
// 重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
/* 发送一个字节数据到串口 */
USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
/* 等待发送完毕 */
while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
return (ch);
}
///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
int fgetc(FILE *f)
{
/* 等待串口输入数据 */
while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
}
在C语言标准库中，fputc函数是printf函数内部的一个函数，功能是将字符ch写入到文件指针f所指向文件的当前写指针位置， 简单理解就是把字符写入到特定文件中。我们使用USART函数重新修改fputc函数内容，达到类似“写入”的功能。
fgetc函数与fputc函数非常相似，实现字符读取功能。在使用scanf函数时需要注意字符输入格式。
还有一点需要注意的，使用fput和fgetc函数达到重定向C语言标准库输入输出函数必须在MDK的工程选项把“Use MicroLIB”勾选上， MicoroLIB是缺省C库的备选库，它对标准C库进行了高度优化使代码更少，占用更少资源。
为使用printf、scanf函数需要在文件中包含stdio.h头文件。
- 主函数
static void Show_Message(void); // 打印指令输入提示信息
int main(void)
{
char i;
// 1.初始化led
LED_GPIO_Config();
// 2.初始化串口
USART_Config();
// 3.打印提示信息
Show_Message();
while(1)
{
/* 获取字符指令 */
ch = getchar();
printf("接收到字符：%c\n", ch); // 打印字符而不是ASCII值
/* 根据字符指令控制RGB彩灯颜色 */
switch(ch)
{
case '1': // 使用字符进行比较
LED_RED; // 1.红色
break;
case '2':
LED_GREEN; // 2.绿色
break;
case '3':
LED_BLUE; // 3.蓝色
break;
case '4':
LED_YELLOW; // 4.黄色
break;
case '5':
LED_PURPLE; // 5.紫色
break;
case '6':
LED_CYAN; // 6.青色
break;
case '7':
LED_WHITE; // 7.白色
break;
case '8':
LED_RGBOFF; // 8.灭
break;
default:
Show_Message();
break;
}
}
}
// 打印指令输入提示信息
static void Show_Message(void)
{
printf("\r\n 这是一个通过串口通信指令控制RGB彩灯实验 \n");
printf("使用 USART 参数为：%d 8-N-1 \n", DEBUG_USART_BAUDRATE);
printf("开发板接到指令后控制RGB彩灯颜色，指令对应如下：\n");
printf(" 指令 ------ 彩灯颜色 \n");
printf(" 1 ------ 红 \n");
printf(" 2 ------ 绿 \n");
printf(" 3 ------ 蓝 \n");
printf(" 4 ------ 黄 \n");
printf(" 5 ------ 紫 \n");
printf(" 6 ------ 青 \n");
printf(" 7 ------ 白 \n");
printf(" 8 ------ 灭 \n");
}
主函数倒是很简单，就算我们刚刚学习C语言也能看懂，主要打印一个菜单嘛，然后使用一个switch循环，根据指令来实现不同功能（调用led函数）
Show_Message函数全部是调用printf函数，“打印”实验操作信息到串口调试助手。
首先我们定义一个字符变量来存放接收到的字符。
接下来调用LED_GPIO_Config函数完成RGB彩色GPIO初始化配置，该函数定义在bsp_led.c文件内。
调用USART_Config函完成USART初始化配置。
Show_Message函数使用printf函数打印实验指令说明信息。
getchar函数用于等待获取一个字符，并返回字符。我们使用ch变量保持返回的字符，接下来判断ch内容执行对应的程序。
我们使用switch语句判断ch变量内容，并执行对应的功能程序。
3. 小结
理解了USART1的配置后，这章应该就简单了，我们再把我们之前写的led函数拿过来实现联动，具体就是：初始化led->初始化串口->主函数中调用两个函数就行啦，在串口收发的时候我们发送指令，不同指令对应不同led
2024.8.24 第一次修订，后期不再维护
